Bo de thi KY thuat do luong ATTTs 2015 đã chuyển đổi

HỌC VIỆN KỸ THUẬT MẬT MÃ
KHOA: ĐIỆN TỬ -VIỄN THÔNG
..……o0o……..

NGÂN HÀNG ĐỀ THI
MÔN HỌC: KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ
(Dành cho chương trình Đại học An toàn Thông tin, hệ chính quy)
Bổ sung

Tổng số đề: 06
Thời gian thi: 90 phút
Hình thức thi: Tự luận
Người biên soạn: TS. Đinh Nho Thanh
Bộ môn: Kỹ thuật Viễn thông

HÀ NỘI, NĂM 2015


GIỚI THIỆU
Nhằm nâng cao hơn nữa chất lượng giáo dục và đào tạo, việc xây dựng ngân
hàng đề thi để tổ chức, đánh giá kết quả học tập và khả năng sáng tạo của sinh viên là
vô cùng quan trọng. Được sự đồng ý của Giám đốc Học viện; Phòng Thanh tra khảo thí
và kiểm định chất lượng, kết hợp với Khoa Điện tử -Viễn thông xây dựng bộ ngân hàng
đề thi Kỹ thuật Đo lường Điện tử bổ sung.
Bộ ngân hàng đề thi môn học Kỹ thuật Đo lường Điện tử bổ sung là một phần
của ngân hàng đề thi và đáp án cho chương trình đào tạo Đại học chuyên ngành An toàn
thông tin, hệ chính quy.
I. Mục đích:
Đánh giá chất lượng dạy và học, phục vụ công tác ra đề và chấm thi kết thúc
môn học.
Hạn chế việc học lệch và học tủ, cũng như đánh giá sinh viên một cách khách

quan và toàn diện hơn.
II. Yêu cầu:
Đảm bảo đánh giá kết quả học tập của sinh viên một cách công bằng, chính xác
hơn.
Hệ thống câu hỏi phải bám sát đề cương môn học, đảm bảo bao quát được toàn
bộ nội dung của môn học và không trùng với bộ ngân hàng đề thi đã làm.
Đáp án thang điểm chi tiết đến 0,25 - 0,5.
III. Bố cục ngân hàng đề thi:
Gồm 10 đề (40 câu hỏi + đáp án), mỗi đề thang điểm 10 gồm 4 câu với bố cục như
Câu 1: mỗi câu 3 điểm.
Câu 2: mỗi câu 1 điểm.
Câu 3: mỗi câu 2 điểm.
Câu 4: mỗi câu 4 điểm.
IV. Hướng dẫn sử dụng bộ ngân hàng đề thi:
sau:

1. Không sử dụng tài liệu khi làm bài thi.
2. Thu lại đề thi cùng với bài làm sau khi kết thúc buổi thi.
Trong quá trình biên soạn chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận được
sự góp ý từ các đồng nghiệp để ngân hàng đề thi hoàn thiện tốt hơn.
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

Hà Nội, ngày…..tháng…..năm 2015
Người biên soạn

1


CHƯƠNG TRÌNH CHI TIẾT MÔN HỌC
KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ

2TC - 35 TIẾT
A.MỤC TIÊU–YÊU CẦU
I. Mục tiêu.
-Kiến thức: nắm được những khái niệm và định nghĩa cơ bản trong kỹ thuật đo lường
điện tử, hiểu nguyên tắc cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các dụng cụ đo điện tử và các
yêu cầu đối với chúng.
-Kỹ năng: sử dụng các dụng cụ đo thông dụng khi thực hiện các phép đo khác nhau
II. Điều kiện tiên quyết.
Cấu kiện điện tử, lý thuyết mạch, điện tử tương tự, điện tử số, kỹ thuật vi xử lý,…
B. NỘI DUNG
Chương 1: Giới thiệu chung về đo lường (6LT)
1.1.

Các khái niệm và định nghĩa cơ bản

1.1.1. Đo lường
1.1.2. Đại lượng đo
1.1.3. Tín hiệu đo lường
1.1.4. Phép đo
1.1.5. Phương tiện đo
1.2.

Đơn vị đo và các chuẩn

1.2.1. Khái niệm
1.2.2. Hệ thống đơn vị quốc tế (SI)
1.2.3. Chuẩn cấp 1 quốc gia
1.3.

Sai số và các biện pháp khắc phục

1.3.1. Khái niệm
1.3.2. Phân loại sai số
1.3.3. Các biện pháp khắc phục sai số
1.4.

Dụng cụ đo

1.4.1. Khái niệm
1.4.2. Phân loại
1.4.3. Các đặc tính cơ bản của dụng cụ đo
1.4.4. Qui tắc chọn dụng cụ đo
1.4.5. Dụng cụ đo điều khiển bằng máy tính
2


1.4.6. Phần mềm đo lường ảo
Chương 2: Cơ sở kỹ thuật đo lường (3LT)
2.1.

Sơ đồ khối hệ thống đo lường

2.2.

Định nghĩa và phân loại

2.3.

Các cơ cấu chỉ thị đo lường

2.3.1. Chỉ thị số
2.3.2. Chỉ thị tương tự
Chương 3. Các phương pháp và các phương tiện đo cơ bản (9LT)
3.1.

Đo dòng điện và điện áp

3.1.1. Giới thiệu chung
3.1.2. Các yêu cầu cơ bản đối với dụng cụ đo
3.1.3. Đo dòng điện trung bình và lớn
3.1.4. Đo điện áp trung bình và lớn
3.1.5. Vôn mét điện tử
3.1.6. Vôn mét số
3.2.

Đo điện trở

3.2.1. Các phương pháp đo điện trở
3.2.2. Ôm mét
3.3.

Đồng hồ vạn năng

3.3.1. Đồng hồ vạn năng tương tự
3.3.2. Đồng hồ vạn năng số
3.4.

Máy hiện sóng

3.4.1. Giới thiệu chung

3.4.2. Máy hiện sóng tương tự
3.4.3. Máy hiện sóng nhiều tia
3.4.4. Máy hiện sóng nhớ tương tự
3.4.5. Máy hiện sóng nhớ số
3.4.6. Các đặc tính kỹ thuật của máy hiện sóng
3.4.7. Đo lường dùng máy hiện sóng
3.5.

Đo công suất và điện năng

3.5.1. Giới thiệu chung
3.5.2. Oát mét điện động
3.5.3. Công tơ điện
3


3.5.4. Oát mét và công tơ điện tử
Chương 4: Các phương pháp và các phương tiện đo khác (6LT)
4.1.

Đo tham số mạch điện

4.1.1. Đo tham số mạch và linh kiện
4.1.2. Đo đặc tuyến biên độ - tần số, pha – tần số của mạng 4 cực
4.1.3. Đo đặc tuyến Vôn – Ampe
4.2.

Phân tích tín hiệu

4.2.1. Đo tần số và khoảng thời gian

4.2.2. Đo góc lệch pha
4.2.3. Phân tích phổ tín hiệu
Thực hành thí nghiệm (10 tiết)
Lựa chọn 2 trong 5 bài sau:
1. Đo điện áp, dòng điện, điện trở dùng đồng hồ vạn năng
2. Đo độ lớn, tần số điện áp xoay chiều hình sin dùng máy hiện sóng
3. Đo hiệu pha các tín hiệu bằng máy hiện sóng
4. Đo công suất
5. Đo phổ tín hiệu

\

4


HỆ THỐNG CÂU HỎI LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP
Câu 1: (3 điểm)
1.1 . Xây dựng phương trình đặc tính thang đo của cơ cấu chỉ thị từ điện và nhận xét.
1.2 . Trình bày về LED 7 thanh và LCD trong bộ chỉ thị số.
1.3 . Xây dựng phương trình đặc tính thang đo của cơ cấu chỉ thị điện động và nhận xét.
1.4 .Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phương trình đặc tính thang đo của công
tơ điện một pha.
1.5 . Xây dựng phương trình đặc tính thang đo của cơ cấu chỉ thị điện từ và nhận xét.
1.6 .Trình bày sơ đồ nguyên lý, nguyên lý hoạt động và giản đồ thời gian mạch tách
sóng biên độ trong vôn mét điện tử.
1.7 .Trình bày phương pháp đo so sánh không cân bằng.
1.8 . Trình bày sơ đồ nguyên lý và nguyên lý hoạt động của vôn mét số chuyển đổi theo
thời gian.
1.9 . Trình bày sơ đồ nguyên lý, nguyên lý hoạt động của Oatmet số dựa trên hiệu ứng
Hall.

1.10.Trình bày sơ đồ nguyên lý và nguyên lý hoạt động máy tích phân phổ trực tiếp sử
dụng CRT.

5


Câu 2: (1 điểm)
2.1 . Đưa một điện áp 220V, tới cặp phiến lệch đứng trên màn hình xuất hiện vệt sáng
75mm, tới cặp phiến lệch ngang trên màn hình xuất hiện vệt sáng 55mm. Tính độ
nhạy của CRT.
2.2 . Dùng cầu Hay đo tham số một cuộn cảm có giá trị điện cảm 405H tại tần số làm
việc 50Hz ta nhận được giá trị điện cảm 0,414mH. Xác định sai số phép đo điện
cảm.
2.3 . Dùng đồng hồ Vạn năng đo cường độ dòng điện 1000mA tại tần số công nghiệp ta
nhận được giá trị cường độ dòng điện 0,988A. Xác định sai số phép đo dòng điện.
2.4 . Dùng Tần mét đo tần số một dao động hình sin có giá trị 450Hz ta nhận được giá
trị tần số 0,465kHz. Xác định sai số phép đo tần số.
2.5 . Có thể sử dụng một Vôn mét có cấp chính xác 0,1 với thang đo T = 25V để kiểm
tra điện áp 20V với độ chính xác cho phép 0, 2% được không?
2.6 . Dùng Oát mét đo công suất tiêu thụ của một bóng đèn 1500W ta nhận được công
suất tiêu thụ của bóng đèn 1,550kW. Xác định sai số phép đo công suất.
2.7 . Cho một Am mét A sử dụng chỉ thi từ điện có góc fsd 700, dòng điện fsd 55A và
một Am mét B có cùng góc fsd nhưng dòng điện fsd 65A.
2.8 . Đo hai tần số f1 = 150Hz, f2 = 1050Hz cả hai đều có sai số tuyệt đối là 2Hz. Xác
định sai số của phép đo và nhận xét về độ chính xác.
2.9 . Đồng hồ DE960TR có các thang đo T1: 2,5V; 10V; 50V với C1 = 1 và đồng hồ
Hioki có T2: 10V; 25V; 50V; C2 = 0,5. Sử dụng đồng hồ nào để đo điện áp 9V.
2.10. Sử dụng Am mét có các thang đo 10mA, 25mA, C = 0,2 với sai số cho phép
0,3%. Để đo dòng điện 20mA sử dụng thang đo nào, tại sao.

6


Câu 3: (2 điểm)
3.1 . Vẽ ảnh tín hiệu trên màn hình máy hiện sóng với tín hiệu cần quan sát có dạng: u(t)
= 4 2 Sin 2.103t (V). Biết máy hiện sóng đặt ở chế độ đồng bộ trong, dương, mức
0 và chu kỳ quét 4ms.
3.2 . Một Am mét một chiều cấu tạo từ một chỉ thị từ điện có điện áp định mức 45,5mV,
nội trở 103,2. Xác định giá trị dòng điện lớn nhất mà Am mét có thể đo được nếu
biết giá trị điện trở sơn là 7,77Ω.
3.3 . Một Vôn mét một chiều cấu tạo từ một chỉ thị từ điện có dòng điện định mức
682µA, nội trở 75,1. Xác định giá trị điện áp lớn nhất mà Vôn mét có thể đo được
nếu biết giá trị điện trở phụ là 122, 2kΩ.
3.4 . Một Am mét một chiều có 2 thang đo mắc theo sơ đồ song song sử dụng một chỉ
thị từ điện có điện áp định mức là 1025,2mV, nội trở 759,4. Xác định giá trị điện
trở sơn và nội trở của Am mét ứng với các thang đo 25mA, 50mA.
3.5 . Một Vôn mét một chiều có 2 thang đo mắc theo sơ đồ song song sử dụng một chỉ
thị từ điện có dòng điện định mức là 3,33mA, nội trở 23,2k. Xác định giá trị điện
trở phụ và nội trở của Vôn mét ứng với các thang đo 100V, 250V.
3.6 . Cho một Ôm mét mắc theo sơ đồ nối tiếp sử dụng chỉ thị từ điện có điện trở chỉ thị
5,57 và một nguồn điện áp 24,5V với điện trở trong 4,88 . Xác định giá trị điện
trở đo với dòng điện đo được là 105A và biết Ôm mét đặt ở thang đo có điện trở
thang đo 28,63 và được chỉnh không với giá trị điện trở hiệu chỉnh 44,82
3.7 . Sử dụng một dụng cụ đo dòng thực hiện 5 phép đo dòng điện ta nhận được các số
liệu sau: 105mA, 98mA, 100mA, 110mA, 102mA. Xác định độ rõ.
3.8 . Tín hiệu hình sin đưa vào máy hiện sóng, trên màn hình ta thu được ảnh của tín
hiệu có độ cao ảnh từ đỉnh này tới đỉnh kia là 3,2 Div; một chu kỳ tín hiệu là 5,6
Div. Biết chuyển mạch Volts/Div đặt ở vị trí 20mV, chuyển mạch Time/Div đặt ở vị
trí 0,2ms và hệ số que đo là 1:1. Xác định giá trị điện áp và tần số của tín hiệu hình
sin?

3.9 . Một cơ cấu đo từ điện có dòng điện định mức là 100A, điện trở chỉ thị 1,11k
được sử dụng để cấu tạo thành Vôn mét một chiều có thang đo 100V. Xác định giá
trị điện trở phụ và độ nhạy của Vôn mét.
3.10

Một Ôm mét mắc theo sơ đồ nối tiếp được cấu tạo từ chỉ thị từ điện có điện trở

chỉ thị 9,55k. Ôm mét sử dụng nguồn 1,5V với điện trở trong 450 và biết Ôm
7


mét đặt ở thang đo có điện trở thang đo 90k và được chỉnh không với giá trị điện
trở hiệu chỉnh 50k. Xác định dòng điện chạy qua cơ cấu khi RX = 0 và xác định
giá trị RX để kim chỉ thị có Iđ =1/2Imax; Iđ =3/4Imax.

8


Câu 4: (4 điểm)
4.1 . Sử dụng cầu điện dung (hình vẽ) để đo tham số một tụ điện. Xác định các tham số
tụ điện và tổng trở của tụ điện biết cầu cân bằng khi Cm = 6,12nF, Rm = 45,8k,
R1 = 95,3k, R2 = 55,1k và tần số nguồn fn = 60Hz.

4.2. Sử dụng cầu điện cảm (hình vẽ) để đo tham số cuộn cảm. Xác định các tham số của
cuộn cảm và tổng trở của cuộn cảm biết cầu cân bằng khi C1 = 2,02F,
R1 = 250,3k, R2 = 3,33k, R3 = 50,5 và tần số nguồn fn = 50Hz.

4.3 . Sử dụng cầu điện cảm (hình vẽ) để đo tham số cuộn cảm. Xác định các tham số
của cuộn cảm và tổng trở của cuộn cảm biết cầu cân bằng khi C2 = 3,83F,
R1 = 18,8k, R2 = 45,1k, R3 = 420 và tần số nguồn fn = 60Hz.

4.4 . Một Am mét một chiều có 3 thang đo mắc theo sơ đồ nối tiếp (hình vẽ) sử dụng
chỉ thị từ điện có điện áp định mức 405,5mV, điện trở chỉ thị 950,35. Giá trị các
9


thang đo I1 = 25mA, I2 = 50mA và I3 = 100mA. Xác định các giá trị điện trở R1, R2,
R3.
+
25mA
R3

RCT

50mA
R2
100mA

CT
R1

-

4.5 . Một Vôn mét một chiều có 3 thang đo mắc theo sơ đồ nối tiếp (hình vẽ) được cấu
tạo từ chỉ thị từ điện có dòng điện định mức 45,05mA, điện trở chỉ thị 105,23. Giá
trị các thang đo U1 = 25V, U2 = 50V, U3 = 100V, U4 = 200V. Xác định các giá trị
điện trở R1, R2, R3, R4.
R4
+

R3

R2

R1

200V

RCT
100V
50V

_

CT

25V

4.6 . Xác định sai số mắc phải do hiệu ứng tải khi dùng Vôn mét để đo điện áp qua điện
trở Rb trong mạch điện sau (hình vẽ). Vôn mét được sử dụng là một vôn mét một
chiều có 4 thang đo mắc theo sơ đồ song song cấu tạo từ chỉ thị từ điện có dòng điện
định mức 6,6mA, điện trở chỉ thị 205. Giá trị các thang đo U1 = 20V, U2 =15V,
U3 = 10V, U4 = 5V.

Ra
12,5

Rb
32,2k

E
24V

Rc
25,7

4.7. Một cơ cấu chỉ thị từ điện có dòng điện định mức 50,5A, điện trở chỉ thị 523,1.
Chỉ thị này được dùng chế tạo thành một Vôn mét với thang đo 100V. Xác định:
10


a. Giá trị điện trở phụ và nội trở vôn mét.
b. Độ nhạy của vôn mét.
c. Sai số do hiệu ứng tải khi dùng Vôn mét này đo điện áp trên điện trở Rb (hình vẽ)
+

100V

Ra
10k
Rb
10k

RCT

-

4.8. Vôn mét 1 có độ nhạy 10k/V, dải đo 010V và Vôn mét 2 có độ nhạy 20k/V,
dải đo 010V. Cả hai Vôn mét dùng để đo điện áp trên điện trở Rb như (hình vẽ). Xác
định:

a. Giá trị điện áp trên điện trở Rb khi chưa mắc Vôn mét.
b. Sai số do hiệu ứng tải khi dùng Vôn mét 1 khi đo điện áp trên điện trở Rb.
c. Sai số do hiệu ứng tải khi dùng Vôn mét 2 khi đo điện áp trên điện trở Rb.
Ra
25,2k
E
30V

Rb
5,5k

4.9. Một Am mét một chiều có 4 thang đo mắc theo sơ đồ nối tiếp (hình vẽ) sử dụng chỉ
thị từ điện có điện áp định mức 555mV và điện trở chỉ thị 808,8. Giá trị các thang đo
I1 = 5mA, I2 = 15mA , I3 = 20mA và I4 = 25 mA. Xác định các giá trị điện trở R1, R2,
R3, R4.

+
5mA

R4

15mA
R3

RCT

20mA
R2
25mA

CT
R1

-

11


4.10. Một Vôn mét có độ nhạy là 20k/V với các thang đo 5V, 10V, 30V. Xác định sai
số do hiệu ứng tải của Vôn mét tương ứng với mỗi thang đo khi Vôn mét mắc trên điện
trở Rb (hình vẽ).

E
50V

Ra
45,1k
Rb
5,52k

12


ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM
CÂU 1 (3 ĐIỂM)
Nội dung

TT

Thang

điểm

1. Đối với dòng một chiều:
1.1

Cấp dòng điện một chiều vào khung dây, momen quay do từ
trường của nam châm tương tác với từ trường của cuộn dây tạo
ra được tính bằng : M q =

dWdt
dα

0. 25

Trong đó: Wdt là năng lượng điện từ tỉ lệ với độ lớn của từ
thông trong khe hở không khí  và độ lớn của dòng điện chạy
trong khung dây I.
Wdt = .I

với  = B.S.n. 

Trong đó: B là độ từ cảm trong khe hở cuộn dây; S là diện tích

0. 25

của khung dây; n là số vòng dây của khung dây,  góc lệch
của khung dây so với vị trí ban đầu.
Mq =

d(.I) d(B.S.n.α.I)

=
= B.S.n.I
dα
dα

(1)

Mô men Mq làm quay khung dây, khi đó momen phản kháng

0.25
0.25

do lò xo phản kháng tác động vào khung dây tăng:
Mpk = D.

(2)

D là hệ số phản kháng riêng
Tại vị trí cân bằng, từ (1) và (2) có:
Mq = Mpk  B.S.n.I = D. → α =

B.S.n
.I = S0 .I
D

0.25
(*)

Phương trình (*) là phương trình đặc tính thang đo của cơ cấu
chỉ thị từ điện đối với dòng một chiều.

S0 =

0.25

B.S.n
= const là độ nhạy của cơ cấu đo từ điện.
D

2. Đối với dòng xoay chiều:
Cấp dòng điện xoay chiều vào khung dây: i(t) = Imsin (t+),
tương tự như trên ta có mô men quay tức thời Mq(t) = B.S.n.i(t)

13

0.25

Ghi
chú


Nội dung

TT

Thang
điểm

Các cơ cấu cơ điện chỉ phản ứng với giá trị trung bình nên tính
mô men quay trung bình:
M qTB

0.25

1 T
1 T
=  M q(t) dt =  B.S.n.I msin(ωt + φ)dt
T 0
T 0

M qTB =

B.S.n.I m
T



T

0

sin(ωt + φ)dt =

B.S.n.I m cos(ωt + φ)
()
T
ω

T
0

B.S.n.I m cos(ωT + φ) cosφ
B.S.n.I m 1
(+
)=
(- )(cos(ωT + φ) - cosφ)
0.25
T
ω
ω
T
ω
B.S.n.I m 1 
ωT
ωT + 2φ 
=
. .  2sin
.sin
=0
T
ω 
2
2


=

Vậy MqTB = 0 nên  = 0 nghĩa là kim chỉ thị không quay.
Kết luận:
Đối với dòng một chiều: α =

0.25
B.S.n
.I = S0 .I
D

Đối với dòng xoay chiều:  = 0
3. Nhận xét:
-Từ phương trình đặc tính thang đo ta có góc lệch  tỉ lệ bậc
nhất với dòng điện I → chỉ dùng được trong mạch một chiều,

0.25

không dùng được trong mạch xoay chiều. Để dùng cho mạch
xoay chiều cần dùng mạch chuyển đổi xoay chiều.
- Góc  tỉ lệ bậc nhất với dòng điện I nên thang đo đều.

0.25

- Từ cảm B lớn, công suất tiêu thụ nhỏ và độ chính xác cao.
1. LED 7 thanh trong chỉ thị số:
1.2

0.25

Cấu tạo.
+ Gồm 7 thanh hiển thị ký hiệu a, b, c, d, e, f, g sắp xếp lại như
hình vẽ.

14

Ghi
chú


TT

Nội dung

Thang
điểm
+ Mỗi thanh là một Diode phát quang LED mắc với nhau. Khi 0.25
cho dòng điện chạy qua những Diode thích hợp sẽ hiện lên các
số từ 0  9.
Cách mắc LED:
Katốt chung: Katốt của các diode đều được nối chung với cực

0.5

âm của nguồn. Tác động đầu vào Anốt của diode mức logic 1
(5V) → diode sáng.

Katot chung

Anốt chung: Anốt của các diode đều được nối chung với cực

0.5

dương của nguồn. Tác động đầu vào Katốt của diode mức logic
0 (0V)→ diode sáng.

Anot chung

Ưu, nhược và ứng dụng:

0.25

+ Điện áp một chiều tiêu thụ thấp 1,2 V
+ Khả năng chuyển mạch nhanh.
Tuy nhiên cần dòng tương đối lớn (20mA x7thanh =140mA).
Dùng hiển thị trong đồng hồ số, vạn năng số, …
2. LCD trong chỉ thị số.
0.25

Khái niệm:
Tinh thể lỏng là tên của một vài hợp chất hữu cơ đặc biệt có
tính chất quang học. Tinh thể lỏng vừa có tính chất lỏng, vừa
có tính chất tinh thể.
Cấu tạo:
Tinh thể lỏng (LCD) thường được bố trí như dạng số 7 thanh
trong chỉ thị số. Mỗi thanh là một ô tinh thể.
15

0.25

Ghi
chú


Nội dung

TT

Thang
điểm

Trên hai tấm thủy tinh được phủ một lớp kim loại dẫn điện làm
nên 2 cực trong suốt, giữa 2 lớp kim loại là lớp tinh thể lỏng.

Thủy tinh
Điện cực

0.25

Tinh thể lỏng

Hình: ô tinh thể lỏng
Nguyên lý làm việc:
Bình thường ô LCD trong suốt, không phản quang.
Khi có kích hoạt (xung hoặc điện áp xoay chiều) phản xạ ánh
sáng khi đó ta nhìn thấy thanh LCD nổi lên trên nền là tấm

0.25

phông đen.

Ưu, nhược điểm và ứng dụng:
0.25

+ Công suất tiêu thụ nhỏ.
+ Dải nhiệt độ làm việc hẹp 100550.

+ Dùng hiển thị trong ôxilo số, …
1. Đối với dòng điện một chiều:
1.3

Năng lượng điện từ tích lũy trong các cuộn dây là Wdt:
Wdt =

1
1
L1I12 + L2I22 + M12I1I2
2
2

Trong đó: L1, L2 - Điện cảm tương ứng cuộn dây phần tĩnh và
cuộn dây phần động.
M12 -Hệ số hỗ cảm giữa hai cuộn dây phần tĩnh và phần động.

16

0.5

Ghi
chú


Nội dung

TT

Thang

điểm

Vì điện cảm L1, L2 và các dòng điện I1I2 không phụ thuộc vào
vị trí tương đối giữa hai cuộn dây nên biểu thức mômen quay:
dWdt
dM12
Mq =
= I1I 2
dα
dα

0.5

dL
(
= 0)
dα

Tại vị trí cân bằng, mô men quay và mô men phản kháng ta có:
I1I 2

dM12
1 dM12
= Dα → α = .
.I1I 2
dα
D dα

Khi cuộn tĩnh và cuộn động mắc nối tiếp với nhau thì I1 = I2 = I
→α =

0.25
0.25

1 dM12 2
.
.I (*)
D dα

Biểu thức (*) là phương trình đặc tính thang đo của cơ cấu chỉ
thị điện động đối với dòng một chiều.
2. Đối với dòng xoay chiều:
Mô men quay tức thời có dạng M q =

Momen quay trung bình:

M qtb =

dM12
.i1 .i 2
dα

0.25

1 T
M q dt
T 0

Giả sử dòng điện tức thời i1 = I1msint và i2 = I2msin (t-) với
 là góc lệch pha giữa 2 dòng điện i1, i2. Thay vào 2 biểu thức

trên ta có: M qtb =

0.5

dM12
1 T
I1m .I 2msinωt.sin(ωt - φ).
.dt

0
T
dα

Lấy tích phân ta có kết quả: M qtb =

dM12
.I1.I 2 .cosφ
dα

Khi phần động quay đến vị trí xảy ra cân bằng :
Mq = Mp 
→α =

dM12
.I1.I 2 .cosφ = D.
dα

I
1 dM12
.

.I1.I 2 .cosφ , I = m (**)
D dα
2

Biểu thức (**) là phương trình đặc tính thang đo của cơ cấu chỉ
thị điện động đối với dòng xoay chiều.

17

0.5

Ghi
chú


Nội dung

TT

Thang
điểm
0.25

Kết luận:
Đối với dòng một chiều: α =

1 dM12 2
.
.I
D dα

Đối với dòng xoay chiều: α =

I
1 dM12 2
.
.I .cosφ , I = m
D dα
2

3. Nhận xét:
+ Từ phương trình đặc tính thang đo ta thấy chỉ thị dùng cho

0.25

mạch một chiều và xoay chiều.
+ Thang đo không đều do  phụ thuộc vào tích I1I2 và phần tử
phi tuyến dL/d.
1. Cấu tạo:
1.4

Cuộn áp (1):
+ Mắc song song với phụ tải.
+ Có số vòng dây lớn, tiết diện dây nhỏ để chịu được điện áp

0.25

cao.
Cuộn dòng (2):

0.25

+ Mắc nối tiếp với phụ tải.
+ Có số vòng dây ít, tiết diện dây to để chịu được dòng lớn.
Đĩa nhôm:
+ Được gắn lên trục tì vào trụ có thể quay tự do giữa 2 cuộn
dây 1, 2.
+ Gắn trục của đĩa nhôm là một hộp số cơ khí để hiển thị số

0.25

vòng quay của đĩa nhôm.
Một nam châm vĩnh cửu: xuyên qua đĩa nhôm để tạo ra mômen

0.25

cản.
Ngoài ra để chống hiện tượng tự quay thì trên đĩa nhôm và
phần tĩnh người ta gắn thêm 2 mấu bằng vật liệu sắt từ.
2. Nguyên lý hoạt động.
Khi có dòng điện xoay chiều chạy qua phụ tải, qua cuộn dòng
tạo ra từ thông I.
Điện áp U đặt vào cuộn áp, dòng điện IU chạy trong cuộn áp

18

0. 25

Ghi
chú

Nội dung

TT

Thang
điểm

tạo thành từ thông U .
Do tác dụng của 2 từ thông U và I lên đĩa nhôm tạo ra
mômen quay làm cho đĩa nhôm quay.

0.5

Mq = kq.U.I.cos = kq.P
Trong đó: kq là hệ số momen quay phụ thuộc vào tần số; P là
công suất tiêu thụ của tải
Như vậy, Mq tỉ lệ với công suất P mà tải tiêu thụ.
Mô men phản kháng sinh ra khi đĩa nhôm quay giữa khe hở
của nam châm vĩnh cửu tỉ lệ với tốc độ quay của đĩa nhôm:
MPK = kP.n

0.25

Trong đó: kP là hệ số môn men phản kháng ; n là tốc độ quay
của đĩa nhôm (vòng/giây).
Nhờ đó tốc độ quay của đĩa nhôm không đổi.
3. Phương trình đặc tính thang đo.
Tại vị trí cân bằng: Mq= MPK  kq.P = kP.n → n =

Đặt CP =

kq
kP

kq
kP

.P
0.25

→ n = CP . P

Sau khoảng thời gian t = t2-t1 thì:
N=



t2

t1

t2

n.dt =  C P .P.dt = CP.W → N = CP.W (*)

0.25

t1

Trong đó: N là số vòng quay của đĩa nhôm trong thời gian t; W
là điện năng tiêu thụ của phụ tải trong thời gian t
Biểu thức (*) là phương trình đặc tính thang đo của công tơ
điện một pha.
Nhận xét:
Từ phương trình đặc tính thang đo ta thấy số vòng quay tỉ lệ
bậc nhất với điện năng tiêu thụ →Hằng số công tơ C P =

N
W

(Vòng/Kwh), nghĩa là số vòng quay của đĩa nhôm tương ứng
công suất 1kW trong 1 giờ.

19

0.5

Ghi
chú


Nội dung

TT

Thang
điểm

Ví dụ: trên công tơ viết ‘1kWh = 600 vòng’, có nghĩa là CP

=600 vòng/kWh.
1. Đối với dòng một chiều:
1.5

Khi có dòng điện I chạy qua cuộn dây tĩnh xuất hiện mô men

0.25

LI2
quay Mq được tích trữ năng lượng từ trường: Wdt =
2
Từ trường này sẽ hút đĩa sắt phần động vào trong lòng cuộn

0.25

dây phần tĩnh tạo ra mô men quay làm phần động quay đi một
 LI 2 
d
2  1 2 dL
dWdt

=
= .I .
góc : M q =
dα
dα
2
dα

Mômen phản kháng tăng và khi Mpk = D. với D là hệ số phản

0.25

kháng riêng
Tại vị trí cân bằng mômen ta có: Mpk = Mq  D.
=

0.25

1 2 dL
1 2 dL
.I .
.I .
→ =
→  = S0.I2 (*)
2D
dα
2
dα

Biểu thức (*) phương trình đặc tính thang đo của cơ cấu chỉ thị
điện từ đối với dòng một chiều. Trong đó S0 =

1 dL
.
2D dα

0.25

- độ

nhạy cơ cấu đo điện từ
2. Đối với dòng xoay chiều:
Dòng điện tức thời i(t) = Imsin (t+).
Năng lượng từ trường tích lũy trong cuộn dây :
Wdt =

0.25

dWdt 1 dL
1
2
L[i(t)]2 → Mq(t) = M q =
= . .i(t) 
2
dα
2 dα

Biểu thức mô men quay :
1 T
1 T 1 dL
2
M q(t) dt =  . .i(t)  dt

0
0
T
T 2 dα
1 T 1 dL
1 dL

2
=  . . I m sin(ωt + φ)  dt = . .I 2
T 0 2 dα
2 dα

M qTB =

20

0.25

Ghi
chú


Nội dung

TT

1
2

Tại vị trí cân bằng : Mpk = Mq  D. = .I 2 .
→= =

I
1 2 dL
.I .
với I = m
2D

dα
2

Thang
điểm
0.25

dL
dα

(**)

Biểu thức (**) phương trình đặc tính thang đo của cơ cấu chỉ
thị điện từ đối với dòng xoay chiều
Kết luận:

0.25

Đối với dòng một chiều:  = =

1 2 dL
.I .
2D
dα

Đối với dòng xoay chiều:  = =

I
1 2 dL
.I .

với I = m
2D
dα
2

3. Nhận xét:
Từ phương trình đặc tính thang đo:
+ Góc quay  tỉ lệ bình phương với dòng điện vào cuộn dây →

0.5

không cần phân biệt cực tính cho dây đo.
+ Dùng cho cả mạch đo một chiều và xoay chiều (từ trễ).
+ Do là hàm bậc hai nên thang đo khắc độ không đều, đặc tính
của thang đo phụ thuộc nhiều vào thành phần phi tuyến

.

1. Khái niệm.
1.6

0.25

Điện áp ra bằng giá trị đỉnh điện áp đo.
2. Sơ đồ.

D

- Sơ đồ:

+

0.5
R

+
- C

uv

A

-

-Thành phần sơ đồ:

0.25

+ Diode D
+ Tụ điện C.
+ Điện trở R mắc nối tiếp một microammet.

21

Ghi
chú


Nội dung

TT

Thang
điểm

3. Nguyên lý hoạt động.
0.5

Giả sử điện áp uV là điện áp hình sin khi đó:
+ Khi uv > uc →D thông → có dòng qua ID, tụ C nạp nhanh
theo đường : +UV→ D→ C →-UV.
Với hằng số nạp: n = RDC.
+ Khi uv < uc →D đóng → tụ C phóng theo đường: +C→ R→

0.5

A →-C
Với hằng số phóng: p = Rt C và P > n.
Quá trình cứ tiếp tục như vậy sau một vài chu kỳ thì điện áp
trên tụ điện C, UC  Um. Giá trị UTB  UC  Um hay
ITB =

0.5

U TB U m

,nghĩa là microammet chỉ thị điện áp đỉnh
R
R

bằng đúng điện áp vào.
4. Đồ thị dòng áp:
C nạp

0.5

Uc
C phóng

U

Um

Utb

t

1.7

-Khái niệm:

0.5

+ Là phương pháp sử dụng khâu hồi tiếp có sự tham gia của
các mẫu và có độ chính xác cao.
+ Quá trình so sánh được tiến hành suốt quá trình đo.
-Sơ đồ:
X

0.5

SS

X

Nk

KĐ

A/D

CT

Xk
D/A

Trong đó:

0.5

+ SS bộ so sánh: lấy hiệu điện áp cần đo X và điện áp tỉ lệ điện
áp mẫu Xk
+ KĐ: bộ khuếch đại: nâng tín hiệu đầu ra mạch so sánh.
22

Ghi
chú


Nội dung

TT

Thang
điểm

+ A/D: là bộ chuyển đổi tương tự /số.
+ D/A: bộ chuyển đổi số/ tương tự.
+ CT: cơ cấu chỉ thị.

0.25

+ Xk: điện áp tỉ lệ với đại lượng mẫu X0.
+ X: đại lượng đo đầu vào.
+ X: giá trị chênh lệch giữa đại lượng đo đầu vào và đại
lượng Xk tỉ lệ với đại lượng mẫu.
0.5

- Nguyên lý :
Tín hiệu X được đem so sánh với một tín hiệu Xk tỉ lệ với đại
lượng mẫu Xo. Khi đó qua bộ so sánh ta có  X = X – Xk
+ Nội dung phương pháp so sánh không cân bằng:

0.5

Giữ Xk là đại lượng không đổi →  X  0 → X = Xk +  X
Nghĩa là kết quả đo được đánh giá thông qua  X và Xk là đại
lượng tỉ lệ với mẫu X0 đã biết trước.
Phương pháp này được sử dụng để đo các đại lượng không

0.25

điện như nhiệt độ, áp suất, ….
Độ chính xác của phép đo phụ thuộc vào Xk tỉ lệ với đại lượng
mẫu.
1.8

- Sơ đồ:
U
-

Thiết
bị vào

0.5
UX

Mạch
so
sánh

URC

f0/n
MF
răng
cưa

Tạo
xung
đếm

Chia
tần

UCT

Bộ
m đếm

UX
đ

U

Mạch
tách
sóng

f0
K

CT số

- Thành phần:

0.25

+Mạch tạo xung đếm: Tạo ra tín hiệu với xung chuẩn là f0 và
độ rộng hẹp.
+Mạch chia tần: (n = 4)

+Mạch tạo dao động răng cưa: tạo ra dãy xung răng cưa hình
tam giác.
23

Ghi
chú


Nội dung

TT

+Mạch so sánh: So sánh UX và USS

Thang
điểm
nếu chúng trùng nhau thì 0.25

phát ra xung răng cưa.
+ K: Khóa điện tử
+ Bộ đếm: đếm số xung
+ CT: bộ chỉ thị số.
-Nguyên lý hoạt động:

0.5

Giả sử tại thời điểm t0: bắt đầu một chu kỳ đo, xung UCT từ
mạch chia tần tới.
+ Mở khóa K, xung đếm Uxđ tần số f0 từ mạch tạo xung đếm →
bộ đếm. Đồng thời khởi tạo mạch tạo điện áp răng cưa, điện áp

răng cưa URC tăng tuyến tính → đưa tới mạch so sánh, điện áp
mẫu .
+ Tại bộ so sánh, so sánh điện áp URC với điện áp cần đo UX.
Giả sử đến thời điểm t1:

xung URC  = UX → mạch so sánh

0.5

đưa xung đến đóng cổng K → xung đếm bị chặn không đến bộ
đếm →URC = 0 → hiển thị giá trị đo được bằng chỉ thị số.
+ Trong suốt thời gian khoá K mở (từ t0 đến t1) bộ đếm đếm
được N xung: m =

với T0 là chu kỳ của xung

chuẩn. →t = m. T0 =

Trong đó: f0 =

tần số của xung

chuẩn; t = t1-t0 thời gian đóng mở của khóa K.
+ Mặt khác, từ biểu đồ điện áp ta có:
Hai tam giác ABC  A’B’C’:
UX =

.V = m.

với V =

Đối với vôn mét thì giá trị

0.5
=

→UX = t.

tốc độ tăng URC.
= const, trong thực tế chọn

= 10n ( n = 0, 1,2,3,4..)
- Giản đồ thời gian:

0.5

24

Ghi
chú